1、MATLABMATLAB是一套高性能的數值計算和可視化是一套高性能的數值計算和可視化 軟件，其強大的圖形功能以及豐富的圖像軟件，其強大的圖形功能以及豐富的圖像 處理工具函數，使得處理工具函數，使得MATLABMATLAB特別適合于圖特別適合于圖 像處理學習和應用。本章將結合數字水印像處理學習和應用。本章將結合數字水印 技術，重點介紹如何利用技術，重點介紹如何利用MATLABMATLAB實現圖像實現圖像 處理的基本功能。處理的基本功能。 基于基于MATLABMATLAB數字水印系統設計數字水印系統設計 基于基于MATLABMATLAB數字水印系統設計數字水印系統設計 1 1 數字水印簡介數字水印

2、簡介 2 2 數字水印技術的特征及分類數字水印技術的特征及分類 3 3 數字水印系統的組成部分數字水印系統的組成部分 4 4 設計實現及測試設計實現及測試 數字水印技術是通過一定的算法將一些標志性信數字水印技術是通過一定的算法將一些標志性信 息直接嵌入到多媒體內容當中，但不影響原內容的息直接嵌入到多媒體內容當中，但不影響原內容的 價值和使用，并且不能被人的感知系統察覺或注意價值和使用，并且不能被人的感知系統察覺或注意 到，只有通過專用的檢測器或閱讀器才能提取的一到，只有通過專用的檢測器或閱讀器才能提取的一 種技術。其中的水印信息可以是作者的序列號、公種技術。其中的水印信息可以是作者的序列號、公

3、 司標志、有特殊意義的文本等信息，可用來識別文司標志、有特殊意義的文本等信息，可用來識別文 件、圖像或音樂制品的來源、版本、原作者、擁有件、圖像或音樂制品的來源、版本、原作者、擁有 者、發行人、合法使用人等對數字產品的擁有權。者、發行人、合法使用人等對數字產品的擁有權。 1 數字水印簡介數字水印簡介 數字水印技術大致可分為兩類數字水印技術大致可分為兩類:如空間域方法和變如空間域方法和變 換域方法。空間域方法不復雜，不進行變換，換域方法。空間域方法不復雜，不進行變換，,但但 并不抗攻擊。變換域水印技術比空間域方法是更并不抗攻擊。變換域水印技術比空間域方法是更 抗攻擊。這是由于當圖像逆小波變換抗攻

4、擊。這是由于當圖像逆小波變換,數字水印在數字水印在 圖像分布不規則圖像分布不規則,使得攻擊者難以閱讀或修改。在使得攻擊者難以閱讀或修改。在 變換域水印技術基于離散小波變換變換域水印技術基于離散小波變換(DWT)數字水數字水 印技術得到了越來越多的歡迎印技術得到了越來越多的歡迎,因為因為DWT有多項有多項 優于其他變換如漸進性和低碼率傳輸、質量的可優于其他變換如漸進性和低碼率傳輸、質量的可 伸縮性和感興趣區域（伸縮性和感興趣區域（ROI）編碼的需求，在圖）編碼的需求，在圖 像壓縮和數字水印的應用程序，可以被利用的更像壓縮和數字水印的應用程序，可以被利用的更 高效和更通用的圖像編碼。基于離散小波變

5、換高效和更通用的圖像編碼。基于離散小波變換 （DWT）更加滿足于）更加滿足于JPEG2000壓縮標準的要求。壓縮標準的要求。 2.1數字水印技術的特性數字水印技術的特性 數字水印有很多特征，其中最主要的特征是可證數字水印有很多特征，其中最主要的特征是可證 明性、保真度、安全性、魯棒性及安全性，其主明性、保真度、安全性、魯棒性及安全性，其主 要介紹如下：要介紹如下： 1)可證明性：水印應能為受到保護的信息產品的可證明性：水印應能為受到保護的信息產品的 版權歸屬提供完全可靠的證據。版權歸屬提供完全可靠的證據。 2)保真度：即不可感知性是指視覺上或聽覺上的保真度：即不可感知性是指視覺上或聽覺上的 不

6、可感知性，即是指因嵌入水印信息后導致載體不可感知性，即是指因嵌入水印信息后導致載體 數據的變換而對于觀察者的視覺或聽覺系統來講數據的變換而對于觀察者的視覺或聽覺系統來講 應該是不可被察覺的。應該是不可被察覺的。 3)魯棒性：魯棒性是指在經歷多種無意或有意的魯棒性：魯棒性是指在經歷多種無意或有意的 信號處理過程后，數字水印仍能保持完整或仍能信號處理過程后，數字水印仍能保持完整或仍能 被批準鑒別。可能的信號處理過程包括信道噪聲、被批準鑒別。可能的信號處理過程包括信道噪聲、 濾波處理、數模或模數轉換、沖采樣、剪切、位濾波處理、數模或模數轉換、沖采樣、剪切、位 移、尺度變化以及有損壓縮編碼等。移、尺度

7、變化以及有損壓縮編碼等。 4)安全性：水印的安全性要求未授權者不能發現安全性：水印的安全性要求未授權者不能發現 數字產品中含有水印信息，或者算法安全性僅僅數字產品中含有水印信息，或者算法安全性僅僅 依賴于密鑰而不依賴于算法的保密性。依賴于密鑰而不依賴于算法的保密性。 除以上基本特征外，在實際應用中，數字水印還除以上基本特征外，在實際應用中，數字水印還 應該盡量滿足以下要求：應該盡量滿足以下要求： 1)嵌入位置的安全性：指將水印信息嵌入于目標嵌入位置的安全性：指將水印信息嵌入于目標 數據中，而非文件頭等處，防止由于格式的變化數據中，而非文件頭等處，防止由于格式的變化 而被破壞。而被破壞。 2)通

8、用性：比較好水印算法大多都實用于多類媒通用性：比較好水印算法大多都實用于多類媒 體格式與文件格式。通用性在特定程度上也代表體格式與文件格式。通用性在特定程度上也代表 易用性。易用性。 3)計算效率高：在軟件和硬件方面，水印算法也計算效率高：在軟件和硬件方面，水印算法也 應該能被有效的實現。需要特別注意的是，在分應該能被有效的實現。需要特別注意的是，在分 布式網絡上的多媒體數據監視方面，水印檢測算布式網絡上的多媒體數據監視方面，水印檢測算 法的能夠快速完成。法的能夠快速完成。 2.2數字水印技術的分類數字水印技術的分類 數字水印的分類方法有很多種，不同的出發點導數字水印的分類方法有很多種，不同的

9、出發點導 致了不同的分類，他們之間既有聯系又有區別，致了不同的分類，他們之間既有聯系又有區別， 本文主要介紹按水印的嵌入域劃分。本文主要介紹按水印的嵌入域劃分。 1按特性劃分按特性劃分 按水印的特性可以將數字水印分為魯棒數字水印按水印的特性可以將數字水印分為魯棒數字水印 和脆弱數字水印兩類。魯棒數字水印主要用于在和脆弱數字水印兩類。魯棒數字水印主要用于在 數字作品中標識著作權信息，如作者、作品序號數字作品中標識著作權信息，如作者、作品序號 等，它要求嵌入的水印能夠經受各種常用的編輯等，它要求嵌入的水印能夠經受各種常用的編輯 處理；脆弱數字水印主要用于完整性保護，與魯處理；脆弱數字水印主要用于完

10、整性保護，與魯 棒水印的要求相反，脆弱水印必須對信號的改動棒水印的要求相反，脆弱水印必須對信號的改動 很敏感，人們根據脆弱水印的狀態就可以判斷數很敏感，人們根據脆弱水印的狀態就可以判斷數 據是否被篡改過。據是否被篡改過。 2按水印所附載的媒體劃分按水印所附載的媒體劃分 按水印所附載的媒體，我們可以將數字水印劃分按水印所附載的媒體，我們可以將數字水印劃分 為圖像水印、音頻水印、視頻水印、文本水印以為圖像水印、音頻水印、視頻水印、文本水印以 及用于三維網格模型的網格水印等。隨著數字技及用于三維網格模型的網格水印等。隨著數字技 術的發展，會有更多種類的數字媒體出現，同時術的發展，會有更多種類的數字媒

11、體出現，同時 也會產生相應的水印技術。也會產生相應的水印技術。 3.按檢測過程劃分按檢測過程劃分 按水印的檢測過程可以將數字水印劃分為明文水按水印的檢測過程可以將數字水印劃分為明文水 印和盲水印。明文水印在檢測過程中需要原始數印和盲水印。明文水印在檢測過程中需要原始數 據，而盲水印的檢測只需要密鑰，不需要原始數據，而盲水印的檢測只需要密鑰，不需要原始數 據。一般來說，明文水印的魯棒性比較強，但其據。一般來說，明文水印的魯棒性比較強，但其 應用受到存儲成本的限制。目前學術界研究的數應用受到存儲成本的限制。目前學術界研究的數 字水印大多數是盲水印。字水印大多數是盲水印。 4按內容劃分按內容劃分 按

12、數字水印的內容可以將水印劃分為有意義水印按數字水印的內容可以將水印劃分為有意義水印 和無意義水印。有意義水印是指水印本身也是某和無意義水印。有意義水印是指水印本身也是某 個數字圖像（如商標圖像）或數字音頻片段的編個數字圖像（如商標圖像）或數字音頻片段的編 碼；無意義水印則只對應于一個序列號。有意義碼；無意義水印則只對應于一個序列號。有意義 水印的優勢在于，如果由于受到攻擊或其他原因水印的優勢在于，如果由于受到攻擊或其他原因 致使解碼后的水印破損，人們仍然可以通過視覺致使解碼后的水印破損，人們仍然可以通過視覺 觀察確認是否有水印。但對于無意義水印來說，觀察確認是否有水印。但對于無意義水印來說，

13、如果解碼后的水印序列有若干碼元錯誤，則只能如果解碼后的水印序列有若干碼元錯誤，則只能 通過統計決策來確定信號中是否含有水印。通過統計決策來確定信號中是否含有水印。 5按用途劃分按用途劃分 不同的應用需求造就了不同的水印技術。按水印不同的應用需求造就了不同的水印技術。按水印 的用途，我們可以將數字水印劃分為票據防偽水的用途，我們可以將數字水印劃分為票據防偽水 印、版權保護水印、篡改提示水印和隱蔽標識水印、版權保護水印、篡改提示水印和隱蔽標識水 印。票據防偽中的水印是相當特別的一種水印，印。票據防偽中的水印是相當特別的一種水印， 主要在票據的打印及在電子票據防偽中應用。一主要在票據的打印及在電子票

14、據防偽中應用。一 般說，制造假幣的人不能對票據中的圖像修改的般說，制造假幣的人不能對票據中的圖像修改的 過多，因此，尺度變換等操作是不在考慮范圍內。過多，因此，尺度變換等操作是不在考慮范圍內。 另外，票據的破損、圖案模糊等地方也必須被考另外，票據的破損、圖案模糊等地方也必須被考 慮，更要考慮快速檢測的要求，在票據的防偽中慮，更要考慮快速檢測的要求，在票據的防偽中 水印算法不可以過于復雜。版權標識中的水印是水印算法不可以過于復雜。版權標識中的水印是 當前數字水印研究中使用最多的一種。數字作品當前數字水印研究中使用最多的一種。數字作品 既是一種商品也是知識產品，這種雙重性即強調既是一種商品也是知識

15、產品，這種雙重性即強調 水印隱蔽的特性又強調了水印的穩健的特性，然水印隱蔽的特性又強調了水印的穩健的特性，然 而對數據容量的要求相對比較小。篡改提示水印而對數據容量的要求相對比較小。篡改提示水印 為脆弱水印的一類，其把保證宿主信號的完整性為脆弱水印的一類，其把保證宿主信號的完整性 及真實性為目的。隱蔽標識的水印主要是將被保及真實性為目的。隱蔽標識的水印主要是將被保 密數據的標注進行隱藏，使保密數據不被非法使密數據的標注進行隱藏，使保密數據不被非法使 用者使用。用者使用。 6按水印嵌入域劃分按水印嵌入域劃分 按水印的嵌入的位置，可以將其劃分為時按水印的嵌入的位置，可以將其劃分為時/空域水空域水

16、印和變換域水印，其中根據變換域的不同，也分印和變換域水印，其中根據變換域的不同，也分 為離散余弦變換（為離散余弦變換（discrete cosine transform,DCT） 域水印、離散傅里葉變換（域水印、離散傅里葉變換（discrete Fourier transform,DFT）域水印和離散小波變換）域水印和離散小波變換 （discrete wavelettransform,DWT）域水印，以）域水印，以 及哈德碼變換域水印、及哈德碼變換域水印、Fresnel變換域水印、變換域水印、 Zernike變換域水印和奇異值分解（變換域水印和奇異值分解（singular value deco

17、mposition,SVD）域水印等。）域水印等。 時時/空域水印是將水印信息直接疊加到載體信號的空域水印是將水印信息直接疊加到載體信號的 時間域或者空間域之中；然而變換域水印是將水時間域或者空間域之中；然而變換域水印是將水 印信息嵌入到變換域中，此時，水印提取也應該印信息嵌入到變換域中，此時，水印提取也應該 在變換域進行。時（空）域水印算法在早期的研在變換域進行。時（空）域水印算法在早期的研 究中使用的較多，一般實時性和復雜度等特點比究中使用的較多，一般實時性和復雜度等特點比 較好，但其魯棒性比較差，主要用途是設計脆弱較好，但其魯棒性比較差，主要用途是設計脆弱 水印與半脆弱水印；在變換域的水

18、印算法具有良水印與半脆弱水印；在變換域的水印算法具有良 好的魯棒性較強和容量較大等特點，所以主要用好的魯棒性較強和容量較大等特點，所以主要用 途是設計魯棒水印，也可以與人類的知覺相互結途是設計魯棒水印，也可以與人類的知覺相互結 合從而使水印具有良好的保真度。合從而使水印具有良好的保真度。 3、數字水印系統的組成、數字水印系統的組成 一個數字水印系統一般包括一個數字水印系統一般包括3個基本方面：水印的生個基本方面：水印的生 成、水印的嵌入和水印的提取或檢測。數字水印成、水印的嵌入和水印的提取或檢測。數字水印 技術實際上是通過對水印載體媒質的分析、嵌入技術實際上是通過對水印載體媒質的分析、嵌入 信

19、息的預處理、信息嵌入點的選擇、嵌入方式的信息的預處理、信息嵌入點的選擇、嵌入方式的 設計、嵌入調制的控制等幾個相關技術環節進行設計、嵌入調制的控制等幾個相關技術環節進行 合理優化，尋求滿足不可感知性、安全可靠性、合理優化，尋求滿足不可感知性、安全可靠性、 穩健性等諸條件約束下的準最優化設計問題。而穩健性等諸條件約束下的準最優化設計問題。而 作為水印信息的重要組成部分作為水印信息的重要組成部分密鑰，則是每密鑰，則是每 個設計方案的一個重要特色所在。往往可以在信個設計方案的一個重要特色所在。往往可以在信 息處理、嵌入點的選擇和調制等不同環節入手完息處理、嵌入點的選擇和調制等不同環節入手完 成蜜月的

20、嵌入。成蜜月的嵌入。 4、設計實現及測試、設計實現及測試 1基于DCT域的魯棒水印 水印的嵌入 基于DCT的魯棒水印嵌入流程圖 具體步驟：具體步驟： 原始圖像的分塊原始圖像的分塊DCT變換變換 將原始圖像分割為互不覆蓋的將原始圖像分割為互不覆蓋的88子塊，再對每子塊，再對每 個子個子 塊進行塊進行DCT變換。變換。 基于紋理掩蔽特性的塊分類基于紋理掩蔽特性的塊分類 將水印信號盡可能嵌入到圖像中紋理較復雜的子將水印信號盡可能嵌入到圖像中紋理較復雜的子 塊。塊。 水印的產生和嵌入水印的產生和嵌入 將二值水印圖像組成一維行向量，作為水印信息。將二值水印圖像組成一維行向量，作為水印信息。 采采 用折衷

21、辦法用折衷辦法,將水印信息嵌入到宿主圖像的中頻部將水印信息嵌入到宿主圖像的中頻部 分分 程序代碼如下：程序代碼如下： clear all; k=20; %設置水印強度設置水印強度 blocksize=8; %設置圖像分塊為設置圖像分塊為8*8 midband= 0,0,0,1,1,1,1,0; 0,0,1,1,1,1,0,0; 0,1,1,1,1,0,0,0; 1,1,1,1,0,0,0,0; 1,1,1,0,0,0,0,0; 1,1,0,0,0,0,0,0; 1,0,0,0,0,0,0,0; 0,0,0,0,0,0,0,0 ; message=imread(copyright.bmp);%讀

22、入圖像讀入圖像 “copyright”，并轉換成雙精度數組，并轉換成雙精度數組 message=imresize(message,28,28); %message=rgb2gray(message); imwrite(message,copyright.bmp,bmp); figure,imshow(message); message=double(message); Mm=size(message,1); %計算圖像的高度計算圖像的高度 Nm=size(message,2); %計算圖像的寬度計算圖像的寬度 n=Mm*Nm; message=round(reshape(message,1,n

23、)./256);%將將 水印圖像轉變為水印圖像轉變為1維行向量，維行向量，message由由0,1構成構成 cover_object=imread(lena.bmp);%讀入原始宿主讀入原始宿主 圖像，并轉換成雙精度數組圖像，并轉換成雙精度數組 %cover_object=rgb2gray(cover_object); figure,imshow(cover_object); imwrite(cover_object,lena.bmp,bmp); cover_object=double(cover_object); Mc=size(cover_object,1); %計算原始宿主圖像的計算原始

24、宿主圖像的 高度高度 Nc=size(cover_object,2); %計算原始宿主圖像的計算原始宿主圖像的 寬度寬度 c=round(Mc/8);d=round(Nc/8);m=c*d; %計計 算圖像劃分的圖像塊算圖像劃分的圖像塊 xx=1; for j=1:c for i=1:d pjhd(xx)=1/64*sum(sum(cover_object(1+(j- 1)*8:j*8),(1+(i-1)*8):i*8); fc(xx)=1/64*sum(sum(cover_object(1+(j- 1)*8:j*8),(1+(i-1)*8):i*8)-pjhd(xx).2); xx=xx+1

25、; end end A=sort(fc); %取出方差最大的前取出方差最大的前n塊塊 B=A(c*d-n+1):c*d); %將水印信息嵌入到方差將水印信息嵌入到方差 最大的前最大的前n塊塊 fc_o=ones(1,c*d); for g=1:n for h=1:c*d if B(g)=fc(h) fc_o(h)=message(g); h=c*d; end end end message_vector=fc_o; watermarked_image=cover_object; rand(state,7); pn_sequence_zero=round(rand(1,sum(sum(midba

26、 nd); %嵌入水印嵌入水印 x=1;y=1; for(kk=1:m) %分塊分塊DCT變換變換 dct_block=dct2(cover_object(y:y+blocksize- 1,x:x+blocksize-1); II=1; if(message_vector(kk)=0) for ii=1:blocksize for jj=1:blocksize if(midband(jj,ii)=1) dct_block(jj,ii)=dct_block(jj,ii)+k*pn_sequence_ze ro(II); II=II+1; end end end end %分塊分塊DCT反變換反變

27、換 watermarked_image(y:y+blocksize- 1,x:x+blocksize-1)=idct2(dct_block); if(x+blocksize)=Nc x=1;y=y+blocksize; else x=x+blocksize; end end watermarked_image_int=uint8(watermarked_ima ge); %生成并輸出潛入水印后的圖像生成并輸出潛入水印后的圖像 imwrite(watermarked_image_int,dct2_watermar ked.bmp,bmp); %顯示峰值信噪比顯示峰值信噪比 xsz=255*255

28、*Mc*Nc/sum(sum(cover_object- watermarked_image).2); psnr=10*log10(xsz) %顯示嵌入水印后的圖像顯示嵌入水印后的圖像 figure; imshow(watermarked_image_int,) title(Watermarked Image) (a) a) 原始圖像原始圖像 ( (b) b) 水印圖像水印圖像 (c) c) 嵌入水印后的圖像嵌入水印后的圖像 基于DCT的魯棒水印嵌入效果圖 嵌入過程中涉及多個一維數組：其中嵌入過程中涉及多個一維數組：其中message與與B 是是1行行n列的一維數組；列的一維數組；fc_fc_

29、o(即即mesaage_vector) 均是均是1行行n列的一維數組；列的一維數組；pn_sequence_zero是是1行行 22列的一維數組列的一維數組.message由嵌入的水印圖像決定，由嵌入的水印圖像決定， pn_sequence_zero由系統當前的偽隨機數生成器由系統當前的偽隨機數生成器 狀態狀態J唯一確定，唯一確定，message與與pn_sequence_zero均均 有有0.1構成。構成。 具體實現過程中，現將一維數組具體實現過程中，現將一維數組fc_o全置為全置為1，方，方 差數組差數組fc按降序排序得到方差最大的前按降序排序得到方差最大的前n數值，組數值，組 成數組成數

30、組B；其次，修改方差值最大的圖像塊對應；其次，修改方差值最大的圖像塊對應 的的fc_o(h)=message(1)，修改方差值次之的圖像塊，修改方差值次之的圖像塊 對應的對應的fc_o(h)=message(2)， 以此類推，修改完以此類推，修改完m個數值得到一維數組個數值得到一維數組 message_zero的的K倍后，所有圖像塊進行倍后，所有圖像塊進行DCT中中 頻的頻的22個系數嵌入為隨機序列個系數嵌入為隨機序列pn_sequence_zero 的的K倍后，所有圖像塊進行倍后，所有圖像塊進行DCT逆變換，生成含逆變換，生成含 水印的圖像。水印的圖像。 圖（圖（a）是）是256*256的灰

31、度圖像的灰度圖像“lena”。圖（。圖（b） 64*64的水印圖像，圖（的水印圖像，圖（c）是在）是在lena圖像中嵌入圖像中嵌入 水印之后的圖像。水印之后的圖像。 從結果可以看到，原始宿主圖像在嵌入水印之后從結果可以看到，原始宿主圖像在嵌入水印之后 基本上沒有可見失真，其峰值信噪比基本上沒有可見失真，其峰值信噪比 PSNR=45.6286dB。PSNR越大，不可見性就越好，越大，不可見性就越好， 因此該方法具有較好的不可見性。因此該方法具有較好的不可見性。 4.2水印的提取水印的提取 基于基于DCT的數字水印提取過程如下：的數字水印提取過程如下： 原始圖像和待測圖像在原始圖像和待測圖像在DC

32、T域進行求差運算，域進行求差運算， 比較相關性，確定序列比較相關性，確定序列message_vector。 根據圖像塊的方差值的大小，確定紋理塊，從根據圖像塊的方差值的大小，確定紋理塊，從 而確定水印曾經的嵌入位置。而確定水印曾經的嵌入位置。 根據序列根據序列message_vector以及紋理塊復雜度的以及紋理塊復雜度的 次序形成一維水印序列。次序形成一維水印序列。 將水印序列重新組成二維水印恢復圖像。將水印序列重新組成二維水印恢復圖像。 程序代碼如下：程序代碼如下： clear all; blocksize=8; %設定圖像的分塊設定圖像的分塊 大小為大小為8*8 midband= 0,0

33、,0,1,1,1,1,0; 0,0,1,1,1,1,0,0; 0,1,1,1,1,0,0,0; 1,1,1,1,0,0,0,0; 1,1,1,0,0,0,0,0; 1,1,0,0,0,0,0,0; 1,0,0,0,0,0,0,0; 0,0,0,0,0,0,0,0 ; cover_object=imread(lena.bmp); figure,imshow(cover_object); cover_object=double(cover_object); watermarked_image=imread(dct2_watermarked. bmp); figure,imshow(watermar

34、ked_image); watermarked_image=double(watermarked_imag e); Mw=size(watermarked_image,1); Nw=size(watermarked_image,2); c=Mw/8;d=Nw/8;m=c*d; orig_watermarked=imread(copyright.bmp); %orig_watermarked=imresize(orig_watermarked, 28,28); %orig_watermarked = rgb2gray(orig_watermarked); figure,imshow(orig_w

35、atermarked); orig_watermarked=double(orig_watermarked); Mo=size(orig_watermarked,1); No=size(orig_watermarked,2); n=Mo*No; rand(state,7); pn_sequence_zero=round(rand(1,sum(sum(midba nd); %提取水印提取水印 x=1; y=1; for(kk=1:m) dct_block1=dct2(watermarked_image(y:y+blocksi ze-1,x:x+blocksize-1); dct_block2=d

36、ct2(cover_object(y:y+blocksize- 1,x:x+blocksize-1); II=1; for ii=1:blocksize for jj=1:blocksize if(midband(jj,ii)=1) sequence(II)=dct_block1(jj,ii)- dct_block2(jj,ii); II=II+1; end end end if(sequence=0) correlation(kk)=0; else correlation(kk)=corr2(pn_sequence_zero,sequenc e); end if(x+blocksize)=N

37、w x=1;y=y+blocksize; else x=x+blocksize; end end for(kk=1:m) if (correlation(kk)0.5) message_vector(kk)=0; else message_vector(kk)=1; end end xx=1 for j=1:c for i=1:d pjhd(xx)=1/64*sum(sum(cover_object(1+(j- 1)*8):j*8,(1+(i-1)*8):i*8); fc(xx)=1/64*sum(sum(cover_object(1+(j- 1)*8):j*8,(1+(i-1)*8):i*8

38、)-pjhd(xx).2); xx=xx+1; end end A=sort(fc);B=A(c*d-n+1):c*d); fc_o=ones(1,n); for g=1:n for h=1:c*d if B(g)=fc(h) fc_o(g)=message_vector(h); h=c*d; end end end message_vector=fc_o; message=reshape(message_vector(1:Mo*No),Mo, No); sim=corr2(orig_watermarked,message) imwrite(message,message.bmp,bmp);

39、figure,imshow(message); （a）嵌入水印后的圖像 (b)提取出來的水印圖像 用于版權認證的水印算法必須具有較好的魯棒性，用于版權認證的水印算法必須具有較好的魯棒性， 即數字水印必須很難被清除。通過實驗，上述算即數字水印必須很難被清除。通過實驗，上述算 法生成的含水印圖像在經過一定量的圖像裁剪或法生成的含水印圖像在經過一定量的圖像裁剪或 者適度的者適度的JPEG壓縮后仍能從中提取出嵌入水印圖壓縮后仍能從中提取出嵌入水印圖 像的大致輪廓，因此，該算法具有較好的魯棒性。像的大致輪廓，因此，該算法具有較好的魯棒性。 4.3基于空域的脆弱水印基于空域的脆弱水印 水印的嵌入水印的嵌入

40、 水印嵌入步驟：水印嵌入步驟： (1)將原始圖最低有效位將原始圖最低有效位(LSB)清清0，并分為互不，并分為互不 覆蓋的覆蓋的88圖像塊圖像塊 (2)計算每個計算每個88塊分解（如基于塊分解（如基于LU分解）后矩分解）后矩 陣陣u的跡，并將其作為嵌入的水印信息的跡，并將其作為嵌入的水印信息 (3)使用使用mean2( ) 函數計算每個函數計算每個88塊相鄰近塊相鄰近 1616圖像塊的均值，并嵌入到該圖像塊的均值，并嵌入到該88圖像塊特圖像塊特 定的定的LSB位。位。 4)再將步驟（再將步驟（2）中計算的水印信息）中計算的水印信息 嵌入到由嵌入到由 位置矩陣位置矩陣B決定的決定的88圖像塊圖像

41、塊 中的相應中的相應 LSB位，位， 嵌入判別公式為：嵌入判別公式為： 程序代碼如下：程序代碼如下： clear Z=imread(lena.bmp); figure,imshow(Z); Z=double(Z); Mc=size(Z,1); Nc=size(Z,2); c=round(Mc/8); d=round(Nc/8); m=c*d;n=(c-2)*(d-2); blocksize=8; B= 1 0 1 0 1 1 0 1; 1 0 1 0 1 0 1 1; 0 1 1 0 0 0 0 0; 0 1 0 1 1 1 0 0; 0 1 0 0 0 1 0 0; 1 0 0 1 1 1

42、1 1; 0 1 1 1 0 0 1 0; 1 0 1 1 1 1 1 0 ; ZM=floor(Z./2)*2; ZC=ZM; blo=blocksize/2; x=9;y=9; for (kk = 1:n) mean=mean2(ZC(y-4:y+blocksize-1+4,x- 4:x+blocksize-1+4); mean=mod(floor(mean*10),10); meann=mean; i=0; while(meann=0) ZM(y+blocksize-1,x+blocksize- 4+i)=ZM(y+blocksize-1,x+blocksize- 4+i)+mod(me

43、ann,2); meann=floor(meann/2); i=i+1; end if (x+2*blocksize)=Nc x=9;y=y+blocksize; else x=x+blocksize; end end x=1;y=1; ZN=floor(ZM./2)*2; for (kk=1:m) q,u=qr(ZM(y:y+blocksize-1,x:x+blocksize-1); %qr分解分解 s,u,v=svd(ZM(y:y+blocksize-1,x:x+blocksize-1); %或奇異值分解或奇異值分解 l,u=lu(ZN(y:y+blocksize-1,x:x+blocks

44、ize-1); %或或lu分解分解 tra=floor(trace(u)*1000); for ii=1:blocksize for jj=1:blocksize if(B(ii,jj)=1 tra=floor(tra/2); end end end if(x+blocksize=Nc) x=1; y=y+blocksize; else x=x+blocksize; end end xsz=480*480*max(max(Z.2)/sum(sum(Z- ZM).2); psnr=10*log10(xsz) figure,imshow(uint8(ZM); ZM(65:136,209:256)=ZM(179:250,183:230); ZA=uint8(ZM); imwrite(ZA,watermarked.bmp,bmp); figure,imshow(ZA); 4.4水印的提取及篡改檢測水印的提取及篡改檢測 將待檢測圖像分為互不覆蓋的將待檢測圖像分為互不覆蓋的88圖像塊。圖像塊。 與水印嵌入過程類似，計算出每個與水印嵌入過程類似，計算出每個88塊塊 的水印信息。的水印信息。 將步驟中計算的水印信息與將步驟中計算的水印信息與LSB平面提取平面提取 的數值相比較，若相異則判斷發生篡改。的數值相比較，若相異則判斷發生篡改。 程序代碼如下：程序代碼如下： cl